





摘? 要:軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中基于車(chē)車(chē)通信的列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)TACS的系統(tǒng)架構(gòu)和接口有別于傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng),TACS系統(tǒng)的自動(dòng)洗車(chē)功能接口和信息流與傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)也存在差異。文章結(jié)合傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)闡述TACS系統(tǒng)自動(dòng)洗車(chē)中的控制和管理,TACS系統(tǒng)自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程中與洗車(chē)機(jī)、車(chē)輛的信息交互,TACS各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息交互,以及信息交互過(guò)程中的檢查條件。
關(guān)鍵詞:軌道交通;車(chē)車(chē)通信系統(tǒng);全自動(dòng)洗車(chē)
中圖分類(lèi)號(hào):U284.48? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2096-4706(2021)22-0114-04
Abstract: The system architecture and interface of the Train Autonomous Control System (TACS) based on vehicle-to-vehicle communication in the rail transit signal system are different from those of the traditional CBTC system, and the automatic vehicle washing function interface and information flow of the TACS system are also different from those of the traditional CBTC system. This paper combines the traditional CBTC system to explain the control and management of the automatic vehicle washing of the TACS system, the information interact between the TACS system and the vehicle washer and the vehicle during the automatic vehicle washing process, the information interaction between the various subsystems of the TACS, and the inspection conditions during the information interaction process.
Keywords: rail transit; vehicle-to-vehicle communication system; fully automatic vehicle washing
0? 引? 言
發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》中將基于車(chē)車(chē)通信的列車(chē)自主運(yùn)行系統(tǒng)(TACS)列為鼓勵(lì)類(lèi)項(xiàng)目,為車(chē)車(chē)通信技術(shù)在列車(chē)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中的發(fā)展和應(yīng)用提供了政策指導(dǎo)。在傳統(tǒng)城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CBTC)功能需求的基礎(chǔ)上,TACS系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)做了一些創(chuàng)新與優(yōu)化,提升了系統(tǒng)性能和系統(tǒng)安全性,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工程較易實(shí)施、智能化程度高等特點(diǎn)。
近些年,隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,CBTC全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)中的自動(dòng)洗車(chē)控制功能設(shè)計(jì)日趨成熟,其中包括全自動(dòng)洗車(chē)流程控制、各個(gè)洗車(chē)步驟中命令下達(dá)和信息發(fā)送的檢查條件;全自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程中列車(chē)自動(dòng)監(jiān)督子系統(tǒng)(ATS)、區(qū)域控制器(ZC)、聯(lián)鎖(CI)、車(chē)載控制器(CC)、洗車(chē)機(jī)、車(chē)輛之間的信息交互;根據(jù)全自動(dòng)洗車(chē)功能相關(guān)設(shè)備統(tǒng)計(jì)的列車(chē)運(yùn)行里程數(shù)觸發(fā)洗車(chē)任務(wù),實(shí)現(xiàn)列車(chē)全自動(dòng)主動(dòng)洗車(chē);洗車(chē)過(guò)程中聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入和退出洗車(chē)線(xiàn)的進(jìn)路、信號(hào)機(jī)和道岔的控制;洗車(chē)過(guò)程中車(chē)載控制器對(duì)列車(chē)運(yùn)行速度的防護(hù);洗車(chē)過(guò)程中,根據(jù)電子地圖在洗車(chē)請(qǐng)求停車(chē)點(diǎn)、洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)和升降弓停車(chē)點(diǎn)控制列車(chē)停車(chē)等。本文基于TACS系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)全自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程中各個(gè)子系統(tǒng)間的信息交互進(jìn)行探討。
1? TACS系統(tǒng)自動(dòng)洗車(chē)流程
當(dāng)TACS系統(tǒng)在全自動(dòng)無(wú)人駕駛模式下運(yùn)行中需要進(jìn)行洗車(chē)作業(yè)時(shí),ATS將自動(dòng)分配進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域的任務(wù),車(chē)載控制器(CC)收到任務(wù)后自主申請(qǐng)通往洗車(chē)庫(kù)的相關(guān)資源。軌旁資源管理器(WRC)從CC接收到進(jìn)入洗車(chē)庫(kù)的資源申請(qǐng)后,為列車(chē)分配進(jìn)入洗車(chē)庫(kù)的徑路資源,并將資源可用授權(quán)發(fā)給CC。
進(jìn)入和離開(kāi)洗車(chē)區(qū)域的線(xiàn)路平面示意圖如圖1所示,WRC接收到CC的進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域的資源申請(qǐng)后,向OC發(fā)送道岔控制和信號(hào)機(jī)顯示命令,OC控制道岔P6和P2移動(dòng)到定位并鎖閉在定位,控制信號(hào)機(jī)S6開(kāi)放直向進(jìn)路顯示。列車(chē)離開(kāi)洗車(chē)區(qū)域前由CC向WRC申請(qǐng)離開(kāi)折返軌的資源。WRC向OC發(fā)送道岔控制和信號(hào)機(jī)顯示命令,OC控制道岔P2移動(dòng)到反位并鎖閉在反位,控制信號(hào)機(jī)X2開(kāi)放側(cè)向進(jìn)路顯示。當(dāng)?shù)啦砦恢煤玩i閉狀態(tài)以及信號(hào)機(jī)顯示滿(mǎn)足條件后,WRC將資源授權(quán)發(fā)送給CC。
在列車(chē)進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域的過(guò)程中,CC收到資源授權(quán)后,檢查前方是否有沖突列車(chē)占用,根據(jù)任務(wù)命令控制列車(chē)的進(jìn)入,并在待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)SSP0停車(chē),如圖2所示。
列車(chē)在待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,ATS通過(guò)WRC向洗車(chē)機(jī)發(fā)送“洗車(chē)請(qǐng)求”信息。洗車(chē)機(jī)系統(tǒng)在檢測(cè)到列車(chē)進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域后,開(kāi)始對(duì)洗車(chē)機(jī)進(jìn)行預(yù)濕以準(zhǔn)備洗車(chē),并向TACS系統(tǒng)發(fā)送“洗車(chē)就緒”信息。WRC采集到洗車(chē)機(jī)的“洗車(chē)就緒”“允許通過(guò)”和“洗車(chē)故障”后將這些信息發(fā)送給ATS,ATS在收到洗車(chē)機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的信息,并且“允許通過(guò)”信息為允許,“洗車(chē)故障”信息為洗車(chē)機(jī)無(wú)故障后向CC下達(dá)洗車(chē)任務(wù)并設(shè)置洗車(chē)工況指令。CC根據(jù)工況設(shè)置命令控制車(chē)輛設(shè)置洗車(chē)工況,進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域的車(chē)輛設(shè)置洗車(chē)工況模式后,CC向ATS發(fā)送當(dāng)前工況為洗車(chē)工況,然后根據(jù)洗車(chē)任務(wù)控制待洗列車(chē)運(yùn)行到前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)SSP1停車(chē)。
洗車(chē)機(jī)檢測(cè)到列車(chē)處于前端清洗范圍內(nèi)后,向TACS系統(tǒng)發(fā)送“允許通過(guò)”信息為禁止?fàn)顟B(tài)。TACS系統(tǒng)在收到禁止通過(guò)且判斷列車(chē)在前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停準(zhǔn)后,向洗車(chē)機(jī)發(fā)送前端洗車(chē)請(qǐng)求命令。洗車(chē)機(jī)在收到前端洗車(chē)請(qǐng)求命令且檢查洗車(chē)機(jī)工作正常后,開(kāi)始清洗列車(chē)前端。在整個(gè)前端清洗過(guò)程中,車(chē)載系統(tǒng)不允許列車(chē)移動(dòng)。
在列車(chē)前端清洗完成后,洗車(chē)機(jī)端刷機(jī)構(gòu)回到原始位,并向TACS系統(tǒng)發(fā)送“允許通過(guò)”信息為允許狀態(tài)。接收到允許通過(guò)信息后,ATS將洗車(chē)任務(wù)目標(biāo)位置更新為后端洗停車(chē)點(diǎn)位置,CC控制列車(chē)根據(jù)新的運(yùn)行任務(wù)以3 km/h~ 5km/h的速度運(yùn)行,進(jìn)行列車(chē)側(cè)面清洗。CC控制列車(chē)運(yùn)行到后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)SSP2并停穩(wěn),以清洗列車(chē)尾部。
在洗車(chē)機(jī)檢測(cè)到列車(chē)處于后端清洗范圍內(nèi)后,向TACS系統(tǒng)發(fā)送“允許通過(guò)”信息為禁止?fàn)顟B(tài)。TACS系統(tǒng)接收到禁止通過(guò)信息且判斷列車(chē)在后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停準(zhǔn)后,向洗車(chē)機(jī)發(fā)送后端洗車(chē)請(qǐng)求。洗車(chē)機(jī)收到后端洗車(chē)請(qǐng)求且檢查洗車(chē)機(jī)工作正常后,開(kāi)始清洗列車(chē)后端。在整個(gè)后端清洗過(guò)程中,車(chē)載系統(tǒng)不允許列車(chē)移動(dòng)。
在列車(chē)后端清洗完成后,洗車(chē)機(jī)端刷機(jī)構(gòu)回到后端原始位,洗車(chē)機(jī)向TACS系統(tǒng)發(fā)送“允許通過(guò)”信息為允許狀態(tài)。收到允許通過(guò)信息后,ATS更新到下一個(gè)停車(chē)點(diǎn)的任務(wù),列車(chē)根據(jù)新的停車(chē)點(diǎn)任務(wù)以3 km/h~5 km/h的速度運(yùn)行,繼續(xù)清洗列車(chē)側(cè)面。
列車(chē)完全駛出洗車(chē)庫(kù)后,洗車(chē)作業(yè)結(jié)束,洗車(chē)機(jī)向TACS系統(tǒng)發(fā)送“洗車(chē)就緒”禁止?fàn)顟B(tài)和“允許通過(guò)”禁止?fàn)顟B(tài)。TACS系統(tǒng)收到這些信息后命令車(chē)輛將列車(chē)工況從洗車(chē)工況轉(zhuǎn)為車(chē)輛基地工況。
2? TACS系統(tǒng)自動(dòng)洗車(chē)接口
TACS系統(tǒng)通過(guò)目標(biāo)控制器(OC)與洗車(chē)機(jī)進(jìn)行硬線(xiàn)接口,交互TACS系統(tǒng)的“洗車(chē)請(qǐng)求”洗車(chē)機(jī)的“允許通過(guò)”“洗車(chē)故障”狀態(tài)和準(zhǔn)備洗車(chē)的“洗車(chē)就緒”信息。WRC與OC之間接口,交互“洗車(chē)請(qǐng)求”“允許通過(guò)”“洗車(chē)故障”和“洗車(chē)就緒”信息。ATS與WRC之間進(jìn)行接口,交互“洗車(chē)請(qǐng)求”“允許通過(guò)”“洗車(chē)故障”和“洗車(chē)就緒”信息。ATS與CC接口,交互“洗車(chē)任務(wù)”“工況設(shè)置”“工況狀態(tài)”和“停車(chē)位置”信息。CC與WRC接口,交互進(jìn)出洗車(chē)庫(kù)的“資源申請(qǐng)”和“資源授權(quán)”信息。CC與車(chē)輛接口,交互洗車(chē)工況和車(chē)輛基地工況的設(shè)置和狀態(tài)信息,如圖3所示。
ATS將“洗車(chē)請(qǐng)求”狀態(tài)和接收到的來(lái)自洗車(chē)機(jī)的“允許通過(guò)”“洗車(chē)故障”狀態(tài)和“洗車(chē)就緒”信息顯示在ATS車(chē)輛段現(xiàn)地控制工作站上,供車(chē)輛段調(diào)度員查看。工作站顯示布置示意圖如圖4所示,“洗車(chē)請(qǐng)求”燈顯示黃色時(shí),表示ATS向洗車(chē)機(jī)發(fā)送洗車(chē)請(qǐng)求,顯示灰色時(shí),表示ATS沒(méi)有向洗車(chē)機(jī)發(fā)送洗車(chē)請(qǐng)求;“洗車(chē)就緒”燈顯示綠色時(shí),表示洗車(chē)機(jī)準(zhǔn)備就緒,允許洗車(chē),顯示灰色時(shí)表示洗車(chē)機(jī)未準(zhǔn)備就緒,禁止洗車(chē);“允許通過(guò)”燈顯示綠色時(shí)表示洗車(chē)機(jī)允許列車(chē)移動(dòng),顯示灰色時(shí)表示洗車(chē)機(jī)禁止列車(chē)移動(dòng);“洗車(chē)故障”燈顯示紅色時(shí)表示洗車(chē)機(jī)故障,禁止洗車(chē)操作,顯示灰色時(shí)表示洗車(chē)機(jī)工作正常,允許洗車(chē)。
3? 傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)自動(dòng)洗車(chē)方案
對(duì)于傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng),洗車(chē)機(jī)接口信息可由ATS通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)與洗車(chē)機(jī)進(jìn)行洗車(chē)請(qǐng)求和狀態(tài)信息的交互,也可由車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)與洗車(chē)機(jī)進(jìn)行交互。
洗車(chē)機(jī)接口信息由ATS通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)與洗車(chē)機(jī)對(duì)洗車(chē)任務(wù)和狀態(tài)信息進(jìn)行交互的全自動(dòng)洗車(chē)方案的接口信息流框圖如圖5所示。在該方案中,洗車(chē)任務(wù)的管理主要由ATS完成,當(dāng)處于全自動(dòng)駕駛模式的列車(chē)需要洗車(chē)時(shí),ATS觸發(fā)到達(dá)待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)的進(jìn)路,車(chē)載控制器根據(jù)運(yùn)行任務(wù)控制列車(chē)運(yùn)行至待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)。列車(chē)在待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,ATS向車(chē)載控制器發(fā)送進(jìn)入“洗車(chē)工況”信息,車(chē)載控制器控制車(chē)輛進(jìn)入洗車(chē)工況,同時(shí)ATS向聯(lián)鎖發(fā)送“洗車(chē)請(qǐng)求”信息。聯(lián)鎖與洗車(chē)機(jī)接口,將“洗車(chē)請(qǐng)求”發(fā)送給洗車(chē)機(jī)。洗車(chē)機(jī)檢查其自身處于自動(dòng)洗車(chē)模式,并將“洗車(chē)就緒”“允許通過(guò)”和“洗車(chē)故障”的狀態(tài)信息發(fā)送給聯(lián)鎖,聯(lián)鎖經(jīng)過(guò)處理后將這些信息發(fā)送給ATS。
ATS收到洗車(chē)就緒、允許通過(guò)且洗車(chē)機(jī)沒(méi)有故障的信息后自動(dòng)辦理進(jìn)入洗車(chē)區(qū)域的進(jìn)路,聯(lián)鎖收到ATS的進(jìn)路辦理命令后建立并鎖閉相應(yīng)的進(jìn)路,同時(shí)ATS向車(chē)載控制器下達(dá)列車(chē)進(jìn)入洗車(chē)區(qū)的指令。在洗車(chē)庫(kù)門(mén)打開(kāi)的情況下,進(jìn)入洗車(chē)庫(kù)的防護(hù)信號(hào)機(jī)開(kāi)放允許信號(hào)后,車(chē)載控制器獲得移動(dòng)授權(quán)并控制列車(chē)在前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)。列車(chē)在前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,ATS通過(guò)聯(lián)鎖向洗車(chē)機(jī)發(fā)送“前端洗車(chē)請(qǐng)求”,洗車(chē)機(jī)可通過(guò)光傳感器檢測(cè)列車(chē)車(chē)頭位置正確,將前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為限制態(tài),并開(kāi)始清洗列車(chē)前端。列車(chē)車(chē)頭清洗完成后,洗車(chē)機(jī)將前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為允許態(tài),ATS判斷列車(chē)前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息從限制態(tài)變?yōu)樵试S態(tài)后,向列車(chē)發(fā)送去往后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)的任務(wù)。車(chē)載控制器根據(jù)ATS的指令,控制列車(chē)以低于洗車(chē)區(qū)域限速的速度運(yùn)行到后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)。在列車(chē)從前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)向后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)運(yùn)行的過(guò)程中,洗車(chē)機(jī)可對(duì)列車(chē)進(jìn)行側(cè)面清洗。
列車(chē)在后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,ATS通過(guò)聯(lián)鎖向洗車(chē)機(jī)發(fā)送“后端洗車(chē)請(qǐng)求”,洗車(chē)機(jī)檢測(cè)列車(chē)車(chē)尾位置正確,將后端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為限制態(tài),并開(kāi)始清洗列車(chē)后端。列車(chē)車(chē)尾清洗完成后,洗車(chē)機(jī)將后端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為允許態(tài),ATS判斷列車(chē)后端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息從限制態(tài)變?yōu)樵试S態(tài)后,向列車(chē)發(fā)送到達(dá)折返停車(chē)點(diǎn)或洗車(chē)結(jié)束停車(chē)點(diǎn)的任務(wù)。車(chē)載控制器根據(jù)ATS的指令,控制列車(chē)以低于洗車(chē)區(qū)域限速的速度運(yùn)行到下一停車(chē)點(diǎn)停車(chē)。列車(chē)在下一停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,ATS向車(chē)載控制器發(fā)送退出“洗車(chē)工況”指令,車(chē)載控制器控制車(chē)輛退出洗車(chē)工況,結(jié)束洗車(chē)。
洗車(chē)機(jī)接口信息由車(chē)載控制器通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)與洗車(chē)機(jī)對(duì)洗車(chē)請(qǐng)求和狀態(tài)信息進(jìn)行交互的全自動(dòng)洗車(chē)方案的接口信息流框圖如圖6所示。在該方案中洗車(chē)任務(wù)的管理主要由車(chē)載控制器完成,當(dāng)處于全自動(dòng)駕駛模式的列車(chē)需要洗車(chē)時(shí),車(chē)載控制器根據(jù)運(yùn)行任務(wù)控制列車(chē)運(yùn)行至待洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)后向聯(lián)鎖發(fā)送“洗車(chē)請(qǐng)求”信息。聯(lián)鎖與洗車(chē)機(jī)接口,將“洗車(chē)請(qǐng)求”發(fā)送給洗車(chē)機(jī)。洗車(chē)機(jī)檢查其自身處于自動(dòng)洗車(chē)模式,并將“洗車(chē)就緒”“允許通過(guò)”和“洗車(chē)故障”的狀態(tài)信息發(fā)送給聯(lián)鎖,聯(lián)鎖經(jīng)過(guò)處理后將這些信息發(fā)送給車(chē)載控制器。
進(jìn)入洗車(chē)庫(kù)的防護(hù)信號(hào)機(jī)開(kāi)放允許信號(hào)后,車(chē)載控制器獲得移動(dòng)授權(quán)并判斷洗車(chē)就緒、允許通過(guò)且洗車(chē)機(jī)沒(méi)有故障后控制列車(chē)運(yùn)行到前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)。列車(chē)在前端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停穩(wěn)后,車(chē)載控制器通過(guò)聯(lián)鎖向洗車(chē)機(jī)發(fā)送“前端洗車(chē)請(qǐng)求”,洗車(chē)機(jī)檢測(cè)列車(chē)車(chē)頭位置正確,將前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為限制態(tài),并開(kāi)始清洗列車(chē)前端。列車(chē)車(chē)頭清洗完成后,洗車(chē)機(jī)將前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息設(shè)置為允許態(tài),車(chē)載控制器判斷列車(chē)前端洗車(chē)的“允許通過(guò)”信息從限制態(tài)變?yōu)樵试S態(tài)后,控制列車(chē)以低于洗車(chē)區(qū)域限速的速度運(yùn)行到后端洗車(chē)停車(chē)點(diǎn)停車(chē)。后端洗的過(guò)程也是由車(chē)載控制器處理與洗車(chē)機(jī)的接口信息,進(jìn)行洗車(chē)過(guò)程的管理。
4? 結(jié)? 論
在由ATS管理洗車(chē)任務(wù)的傳統(tǒng)CBTC方案中,洗車(chē)過(guò)程由ATS、聯(lián)鎖和車(chē)載系統(tǒng)共同管理和執(zhí)行,控制車(chē)輛運(yùn)行,與洗車(chē)機(jī)進(jìn)行信息交互。在TACS系統(tǒng)中,洗車(chē)過(guò)程由ATS、車(chē)載系統(tǒng)、資源管理器和目標(biāo)控制器進(jìn)行管理和執(zhí)行,通過(guò)目標(biāo)控制器與洗車(chē)機(jī)接口進(jìn)行信息交互。
從信號(hào)系統(tǒng)架構(gòu)的角度來(lái)看,傳統(tǒng)CBTC系統(tǒng)中車(chē)輛段聯(lián)鎖與車(chē)載不進(jìn)行接口,在基于ATS對(duì)全自動(dòng)洗車(chē)進(jìn)行管理的方案中聯(lián)鎖與車(chē)載之間無(wú)需增加接口設(shè)備,在通過(guò)車(chē)載系統(tǒng)與聯(lián)鎖交互洗車(chē)請(qǐng)求和洗車(chē)機(jī)狀態(tài)信息的方案中則需要增加接口設(shè)備。TACS系統(tǒng)中車(chē)載與資源管理器之間有資源交互接口,該接口也可用于全自動(dòng)洗車(chē)的信息交互,無(wú)論是否采用ATS管理洗車(chē)均無(wú)需增加接口設(shè)備,對(duì)洗車(chē)方案具有更高的適應(yīng)性。
參考文獻(xiàn):
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作者簡(jiǎn)介:劉磊(1980—),女,漢族,黑龍江慶安人,中級(jí)工程師,本科,研究方向:軌道交通信號(hào)系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。